20kW海洋三浮筒波浪能发电装置结构设计及性能优化（学位论文-工学）

1、20kW海洋三浮筒波浪能发电装置结构设计及性能优化姓名王晓卿江苏科技大学学校代码： 10289分类号： TE951密 级 ： 公 开学 号 ： 102020038江 苏 科技大学硕 士 学 位 论 文20kW 海洋三浮筒波浪能发电装置结构设计及性能优化研究生姓名 王 晓 卿 导 师 姓 名 杨兴林申 请 学 位 类 别 工 学 硕 士 学 位 授 予 单 位 江 苏 科 技 大 学学 科 专 业 机 械 制 造 及 其 自 动 化 论 文 提 交 日 期 2012 年 12 月 28 日研 究 方 向 先 进 制 造 系 统 及 其 使 能 技 术 论 文 答 辩 日 期 2013 年 03 月 16 日答 辩 委 员 会 主 席 评 阅 人2013 年 3 月 15 日分类号： TE951密 级 ： 公 开学 号 ： 102020038江苏科技大学 硕士学位论文20kW 海洋三浮筒波浪能发电装置结构设计及性能优化学 生 姓 名 王 晓 卿指 导 教 师 杨 兴 林 教 授江 苏 科 技 大 学二 0 一 三 年 三 月A Thesis Submitted in Fulfillment

2、 of the Requirementsfor the Degree of Master of EngineeringThe design and performance optimization of 20kWmarine buoy wave power device structureSubmitted byXiaoqing WangSupervised byProfessor Xinglin YangJiangsu University of Science and TechnologyMarch, 2013江苏科技大学学位论文原创性声明本 人 郑 重 声 明 ： 所 呈 交 的 学 位 论 文 ， 是 本 人 在 导 师 的 指 导 下 ， 独 立 进行 研 究 工 作 所 取 得 的 成 果 。 除 文 中 已 经 注 明 引 用 的 内 容 外 ， 本 论 文 不 包 含任 何 其 他 个 人 或 集 体 已 经 发 表 或 撰 写 过 的 作 品 成 果 。 对 本 文 的 研 究 做 出 重要 贡 献 的 个 人 和 集 体 ， 均 已 在 文 中 以 明 确 方 式

3、标 明 。 本 人 完 全 意 识 到 本 声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：年 月 日江苏科技大学学位论文版权使用授权书本 学 位 论 文 作 者 完 全 了 解 学 校 有 关 保 留 、 使 用 学 位 论 文 的 规 定 ， 同 意学 校 保 留 并 向 国 家 有 关 部 门 或 机 构 送 交 论 文 的 复 印 件 和 电 子 版 ， 允 许 论 文被 查 阅 和 借 阅 。 本 人 授 权 江 苏 科 技 大 学 可 以 将 本 学 位 论 文 的 全 部 或 部 分 内容 编 入 有 关 数 据 库 进 行 检 索 ， 可 以 采 用 影 印 、 缩 印 或 扫 描 等 复 制 手 段 保 存和 汇 编 本 学 位 论 文 。本学位论文属于：(1) ， 在 年解密后适用本授权书。保 密(2)不 保 密 。学 位 论 文 作 者 签 名 ： 指导教师签名：年 月 日 年 月 日摘 要海洋能是一种可再生的清洁新能源，其中以波浪能最为丰富，论文首先分析国内外波浪发电技术的研究现状和存在的问题。了解国内外各种波浪发电装置的工作原理和特点，在挪威的筏式波能转换装置的基

4、础上，结合波能发电的原理。提出一种新型的 波 浪 发 电 装 置 海 洋 三 浮 筒 波 浪 能 发 电 装 置 。其次根据微幅波理论和推进波的势函数，推导出水质点的速度、加速度、水质点的运动轨迹以及波浪的压强和波能的数学表达式；利用弗汝德克雷洛夫假定法对几种状态圆柱体浮筒进行受力分析，建立圆柱体浮筒受力数学模型，确定圆柱体浮筒的基本几何尺寸后；结合波浪理论以及波浪能转换原理的基本知识，讨论浮筒与附加质量 、 水 截 面 积 、 波 浪 力 振 幅 的 关 系 ， 求 出 圆 柱 体 浮 筒 的 起 伏 位 移 和 俘 获 的 能 量 。然 后 对 20kW 海 洋 三 浮 筒 波 能 发 电 装 置 进 行 设 计 ， 此 结 构 设 计 包 括 外 部 吸 能 机 构设计，方向转换机构和液压系统。在对外部浮筒进行运动分析之后，设计活动铰链以避免不利运动对吸能机构造成破坏。并根据波长大小确定浮筒臂尺寸，建立浮筒臂输入端力矩和摆动角度的数学模型。由于浮筒臂的来回摆动不易利用，设计方向转换机构，使得正、反方向的摆动转变为单一方向的旋转。为了提高发电装置的续航能力，进 而 设 计 加 装

5、大 蓄 能 器 的 液 压 系 统 。最 后 利 用 液 压 仿 真 软 件 AMESim 对 液 压 系 统 的 输 出 能 量 稳 定 性 进 行 分 析 ， 出 现 液压系统在能量输入不足的情况下不能稳定输出能量，本文对液压系统进行改进。使其能在系统输入能量不足时实现能量稳定输出。关 键 词 ： 波 浪 能 ； 三 浮 筒 发 电 装 置 ； 液 压 系 统 ； 克 雷 洛 夫 假 定 ； AMESimAbstractAbstractThe ocean holds a tremendous amount of untapped energy.It comes in a variety offorms such as marine currents, tidal currents, geothermal vents, and waves,of which waveenergy is the most abundant.The paper first analyzes the research status and existingproblems of wave power tec

6、hnology at home and abroad.Cited the Working principle andcharacteristics of a variety of wave power device.Under the base of Norways raft waveenergy conversion device, combined with the principle of wave energy generation.Proposed Propose a new kind of wave power device - the ocean three-buoy wave powerdevice.Secondly,based on micro-wave amplitude theory and potential function of translatorywave.Then,chief characteristic parameters of wave motion are solved,such as velocity,accelerated velocity

7、 and moving trace of water particle， pressure and wave energy of wavepower.Froude-Krylov Assumption Methods tress analysis is used to analysis the stress ofCylindrical buoy,the dynamic state mathematic model of the float is established.Determinecylindrical buoy basic geometric parameters. Combining the basic knowledge of wavetheory and wave energy transition,and discuss the relation of geometric shape of float andvirtual mass,water intercepting area,wave force.Resolved the Amplitude total energy

8、capacity of fluctuation system.And then have the 20kW ocean three-buoy wave energy generation device structuredesigned,It includes an external energy absorbing mechanical design,internal energyconversion design and hydraulic system.Then have external buoy motion analysis anddesign hinge in order to avoid adverse movement damage to the energy-absorbinginstitutions float arm size determined according to the wavelength size.and establish themathematical model of the input torque and swing angle of

9、the buoy arm.because buoy armswings back and forth is not easy to be used,design direction conversion mechanism inorder to turn positive and negative directions into a single direction of rotation.for improvethe endurance of the power generation unit, and then design the hydraulic system with theinstallation of a large accumulator.Finally, take the use of hydraulic simulation software AMESim have the hydraulicsystems energy stability simulated .Appear the problem hydraulic system energy outputcan not be stable in the case of insufficient energy input.This article have the hydraulicsystem improved. In order to it achieve a stable energy output.Keywords: wave energy; the three floats generation device; hydraulic system; Krylovassumes; AMESimAbstract目 录目 录摘 要 .

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